(57)【要約】【課題】  たとえばフィールドの全体に亘って残存する複数回回転対称成分の調整を鏡筒外部からのアクセスにより容易に行うことのできる投影光学系。【解決手段】  第１面の像を第２面上に形成する投影光学系（ＰＬ）の瞳位置の近傍に配置された交換用光透過部材と、この交換用光透過部材を保持し且つ投影光学系の光軸（ＡＸ）とほぼ直交する方向に沿って鏡筒（ＬＢ）から引き出し可能なレンズ室（ＣＨ）とを備えている。交換用光透過部材は、たとえば投影光学系の瞳位置またはその近傍に配置された開口絞りの第２面側に隣接して配置されている。【選択図】  図３
2006245085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記投影光学系の瞳位置の近傍に配置された交換用光透過部材と、該交換用光透過部材を保持し且つ前記投影光学系の光軸とほぼ直交する方向に沿って鏡筒から引き出し可能なレンズ室とを備えていることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記交換用光透過部材は、前記瞳位置またはその近傍に配置された開口絞りの第２面側に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
前記交換用光透過部材の焦点距離ｆは、
｜１／ｆ｜＜０．００１５ｍｍ-1
の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記投影光学系中の前記交換用光透過部材以外の複数の光透過部材は、前記光軸に沿ってそれぞれ移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影光学系。
【請求項５】
前記複数の光透過部材の各々は、前記光軸に対する偏心移動および前記光軸に対する傾斜移動のうちの少なくとも一方の移動が可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の投影光学系。
【請求項６】
第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記投影光学系の瞳位置またはその近傍に配置された開口絞りと、
前記開口絞りの第２面側に隣接して配置された光透過部材と、
前記光透過部材を保持し且つ前記投影光学系の光軸とほぼ直交する方向に沿って鏡筒から引き出し可能なレンズ室とを備えていることを特徴とする投影光学系。
【請求項７】
第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の調整方法において、
前記投影光学系の瞳位置の近傍に配置された交換用光透過部材を保持するレンズ室を前記投影光学系の光軸とほぼ直交する方向に沿って鏡筒から引き出す工程と、
前記レンズ室から前記交換用光透過部材を取り出して、前記投影光学系の波面収差を補正するための所要の曲面形状の光学面を有する補正用光透過部材と交換する交換工程と、
前記補正用光透過部材を保持する前記レンズ室を前記光軸とほぼ直交する方向に沿って押し入れて前記鏡筒内の元の位置に戻す工程とを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項８】
前記交換工程は、前記補正用光透過部材を得るために前記レンズ室から取り出した前記交換用光透過部材を加工する加工工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の調整方法。
【請求項９】
前記交換工程は、前記補正用光透過部材を得るために前記レンズ室から取り出した前記交換用光透過部材とは別の光透過部材を加工する加工工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の調整方法。
【請求項１０】
前記加工工程では、前記補正用光透過部材の前記光学面を、ツェルニケ関数で表現される複数回回転対称成分を含む曲面形状に加工することを特徴とする請求項８または９に記載の調整方法。
【請求項１１】
前記加工工程では、前記補正用光透過部材の前記光学面を、ツェルニケ関数で表現される複数回回転対称成分以外の成分も含む曲面形状に加工することを特徴とする請求項１０に記載の調整方法。
【請求項１２】
前記所要の曲面形状は、前記投影光学系の波面収差に関する情報に基づいて決められることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項１３】
前記所要の曲面形状は、前記交換用光透過部材の透過波面データに基づいて決められることを特徴とする請求項１２に記載の調整方法。
【請求項１４】
前記補正用光透過部材の前記光学面と前記交換用光透過部材の対応する光学面との間の変化量のＰ−Ｖ値（peak to valley：最大最小の差）ΔＸは、
ΔＸ＞１０ｎｍ
の条件を満足することを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項１５】
請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の調整方法により調整されたことを特徴とする投影光学系。
【請求項１６】
前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板に投影するための請求項１乃至６および請求項１５のいずれか１項に記載の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記第１面に設定されたマスクを照明する照明工程と、請求項１乃至６および請求項１５のいずれか１項に記載の投影光学系を介して前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系、投影光学系の調整方法、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に用いられる投影光学系の調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子などの製造に使用される露光装置では、マスク（レチクル）上に形成された回路パターンを、投影光学系を介して感光性基板（たとえばウェハ）上に投影転写する。感光性基板にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影露光によりレジストが感光し、マスクパターンに対応したレジストパターンが得られる。この種の投影光学系には、収差を極限まで低減することが求められている。
【０００３】
従来、露光装置用の投影光学系の製造に際して、レンズを光軸に沿って移動させてレンズ間の間隔を変化させる間隔調整や、レンズを光軸に対して垂直にシフト（移動）させたりチルト（傾斜）させたりする偏芯調整などのレンズ調整を行うことにより、投影光学系の低次収差を小さく抑えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、投影光学系の組み立てが終了した後は、鏡筒外部からアクセス可能なレンズ調整機構は限られている。特に、鏡筒外部からのアクセスにより補正困難な収差として、アス収差（２回回転対称成分）や、それよりも高次の収差成分（３回回転対称成分、４回回転対称成分など）がある。ここで、アス収差とは、ツェルニケ（Zernike）関数を用いる波面収差の表示においてsin２θやcos２θを含む収差成分、すなわち２θ成分である。以下、アス収差、３回回転対称成分、４回回転対称成分などを、「複数回回転対称成分」と総称する。
【０００５】
投影光学系のフィールド（瞳面）の全体に亘って残存する複数回回転対称成分を補正するには、鏡筒からレンズを一旦抜き出し、抜き出したレンズを非球面加工した後に鏡筒内の元の位置に戻すか、あるいは所要の非球面形状に加工されたレンズと交換することが必要である。しかしながら、この手法では、鏡筒にすべてのレンズが組み込まれた状態から例えば１枚のレンズだけを抜き出すために鏡筒を分解し、非球面加工後に再度組み立てを行うことになり、過大な調整作業が求められる。
【０００６】
また、投影光学系の瞳位置またはその近傍には開口数を規定するための開口絞りが配置されているが、たとえば二重露光などのために、開口絞りには従来想定された絞り開閉の駆動回数よりも多くの駆動回数が求められている。また、開口絞りを構成する部材から微量の粉塵などが発生することが予想され、開口絞りの使用が長期に亘る場合には、開口絞りから直下のレンズ（一般には光透過部材）上に落下して光学面に付着する微細な粉塵などの影響により透過率の低下や露光量ムラの発生などが発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえばフィールドの全体に亘って残存する複数回回転対称成分の調整を鏡筒外部からのアクセスにより容易に行うことのできる投影光学系およびその調整方法を提供することを目的とする。また、本発明は、複数回回転対称成分の調整を鏡筒外部からのアクセスにより容易に行うことのできる投影光学系を用いて、微細なパターンを感光性基板上に高精度に投影露光することのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、開口絞りから直下の光透過部材上に落下する微細な粉塵などの影響を実質的に抑えて透過率の低下などの発生を実質的に回避することのできる投影光学系およびその調整方法を提供することを目的とする。また、本発明は、開口絞りから直下の光透過部材上に落下する微細な粉塵などの影響を実質的に抑えて透過率の低下などの発生を実質的に回避することのできる投影光学系を用いて、微細なパターンを感光性基板上に高精度に投影露光することのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記投影光学系の瞳位置の近傍に配置された交換用光透過部材と、該交換用光透過部材を保持し且つ前記投影光学系の光軸とほぼ直交する方向に沿って鏡筒から引き出し可能なレンズ室とを備えていることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１０】
本発明の第２形態では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系において、
前記投影光学系の瞳位置またはその近傍に配置された開口絞りと、
前記開口絞りの第２面側に隣接して配置された光透過部材と、
前記光透過部材を保持し且つ前記投影光学系の光軸とほぼ直交する方向に沿って鏡筒から引き出し可能なレンズ室とを備えていることを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１１】
本発明の第３形態では、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の調整方法において、
前記投影光学系の瞳位置の近傍に配置された交換用光透過部材を保持するレンズ室を前記投影光学系の光軸とほぼ直交する方向に沿って鏡筒から引き出す工程と、
前記レンズ室から前記交換用光透過部材を取り出して、前記投影光学系の波面収差を補正するための所要の曲面形状の光学面を有する補正用光透過部材と交換する交換工程と、
前記補正用光透過部材を保持する前記レンズ室を前記光軸とほぼ直交する方向に沿って押し入れて前記鏡筒内の元の位置に戻す工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【００１２】
本発明の第４形態では、第３形態の調整方法により調整されたことを特徴とする投影光学系を提供する。
【００１３】
本発明の第５形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明するための照明系と、前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板に投影するための第１形態、第２形態または第４形態の投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１４】
本発明の第６形態では、前記第１面に設定されたマスクを照明する照明工程と、第１形態、第２形態または第４形態の投影光学系を介して前記マスク上のパターンの像を前記第２面に設定された感光性基板上に投影露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の投影光学系では、その瞳位置の近傍に配置された交換用光透過部材を保持するレンズ室が、光軸とほぼ直交する方向に沿って鏡筒から引き出し可能に構成されている。したがって、鏡筒を分解することなく、ひいては他の光学部材に影響を実質的に与えることなく、交換用光透過部材を内蔵するレンズ室を鏡筒から引き出すことができる。そして、レンズ室から交換用光透過部材を取り出し、投影光学系の波面収差を補正（調整）するための所要の曲面形状の光学面を有する補正用光透過部材と交換し、補正用光透過部材を保持するレンズ室を鏡筒内の元の位置に戻すことができる。
【００１６】
こうして、本発明の投影光学系では、たとえばフィールドの全体に亘って残存する複数回回転対称成分の調整を鏡筒外部からのアクセスにより容易に行うことができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、複数回回転対称成分の調整を鏡筒外部からのアクセスにより容易に行うことのできる投影光学系を用いているので、微細なパターンを感光性基板上に高精度に投影露光することができ、ひいては高精度で良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に垂直にＸ軸を設定している。
【００１８】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、照明光（露光光）を供給するための光源ＬＳとして、たとえば１９３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源を備えている。光源ＬＳから射出された光は、照明系ＩＬを介して、所定のパターンが形成された投影原版としてのレチクル（マスク）Ｒを照明する。
【００１９】
照明系ＩＬは、露光光の照度分布を均一化するためのフライアイレンズ、照明開口絞り、可変視野絞り（レチクルブラインド）、コンデンサレンズ系等から構成されている。レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２０】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストの塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２１】
こうして、本実施形態では、レチクルＲ上のパターン領域の全体を照明し、レチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対して静止させた状態で、パターン領域内のパターン像をウェハＷ上の１つの露光領域に一括露光する。そして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら各露光領域に対してレチクルＲのパターンを一括露光する動作を繰り返すことにより、ステップ・アンド・リピート方式にしたがってウェハＷの各露光領域にはレチクルＲのパターンが逐次露光される。
【００２２】
あるいは、本実施形態では、レチクルＲ上のパターン領域の一部の領域を照明し、レチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対してＸ方向（またはＹ方向）に沿って相対移動させつつ、レチクルＲ上のパターン領域内のパターンをウェハＷ上の１つの露光領域に走査露光する。そして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら各露光領域に対してレチクルＲのパターンを走査露光する動作を繰り返すことにより、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがってウェハＷの各露光領域にはレチクルＲのパターンが逐次露光される。
【００２３】
図２は、本実施形態にかかる投影光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、本実施形態の投影光学系ＰＬは、レチクル側から順に、レチクル側に平面を向けた平凹レンズＬ１と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、両凹レンズＬ１２と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、両凸レンズＬ１４と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１６と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１７と、開口絞りＡＳと、平行平面板Ｐ１と、両凹レンズＬ１８と、両凸レンズＬ１９と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ２５とにより構成されている。
【００２４】
本実施形態の投影光学系ＰＬでは、露光光の波長λが１９３ｎｍであり、投影倍率の大きさβが１／４倍であり、像側（ウェハ側）の開口数ＮＡが０．８５であり、最大像高Ｙｍが２７．７ｍｍである。また、投影光学系ＰＬを構成する光透過部材（レンズおよび平行平面板）は石英（ＳｉＯ2）または蛍石（ＣａＦ2）により形成され、石英および蛍石の２種類の光学材料を使い分けることにより色収差の補正が行われている。具体的に、レンズＬ２４およびＬ２５が蛍石により形成され、他の光透過部材は石英により形成されている。
【００２５】
本実施形態において、組み立てた投影光学系ＰＬのフィールド（瞳面）の全体に亘って複数回回転対称成分が許容範囲を超えて残存している場合がある。ここで、「複数回回転対称成分」とは、ツェルニケ（Zernike）関数を用いる波面収差の表示においてsin２θやcos２θを含む２θ成分（２回回転対称成分：アス収差）、sin３θやcos３θを含む３θ成分（３回回転対称成分）、sin４θやcos４θを含む４θ成分（４回回転対称成分）などである。
【００２６】
以下、波面収差のツェルニケ関数表示、すなわち波面収差の瞳内の分布を表すツェルニケ多項式について基本的な事項を説明する。波面収差の瞳内の分布を表すツェルニケ多項式の表現では、座標系として瞳極座標（ρ，θ）を用い、直交関数系としてツェルニケの円筒関数を用いる。すなわち、波面収差Ｗ（ρ，θ）は、ツェルニケの円筒関数Ｚｉ（ρ，θ）を用いて、次の式（ａ）に示すように展開される。
【００２７】
Ｗ（ρ，θ）＝ΣＣｉ・Ｚｉ（ρ，θ）
＝Ｃ１・Ｚ１（ρ，θ）＋Ｃ２・Ｚ２（ρ，θ）
・・・・＋Ｃｎ・Ｚｎ（ρ，θ）    （ａ）
【００２８】
ここで、Ｃｉは、ツェルニケ多項式の各項の係数である。以下、ツェルニケ多項式の各項の関数系Ｚｉ（ρ，θ）のうち、第１項〜第３６項にかかる関数Ｚ１〜Ｚ３６を、次の表（１）に示す。
【００２９】
表（１）
Ｚ１：  １
Ｚ２：  ρcosθ
Ｚ３：  ρsinθ
Ｚ４：  ２ρ2−１
Ｚ５：  ρ2cos２θ
Ｚ６：  ρ2sin２θ
Ｚ７：  （３ρ2−２）ρcosθ
Ｚ８：  （３ρ2−２）ρsinθ
Ｚ９：  ６ρ4−６ρ2＋１
Ｚ１０：  ρ3cos３θ
Ｚ１１：  ρ3sin３θ
Ｚ１２：  （４ρ2−３）ρ2cos２θ
Ｚ１３：  （４ρ2−３）ρ2sin２θ
Ｚ１４：  （１０ρ4−１２ρ2＋３）ρcosθ
Ｚ１５：  （１０ρ4−１２ρ2＋３）ρsinθ
Ｚ１６：  ２０ρ6−３０ρ4＋１２ρ2−１
Ｚ１７：  ρ4cos４θ
Ｚ１８：  ρ4sin４θ
Ｚ１９：  （５ρ2−４）ρ3cos３θ
Ｚ２０：  （５ρ2−４）ρ3sin３θ
Ｚ２１：  （１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2cos２θ
Ｚ２２：  （１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2sin２θ
Ｚ２３：  （３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρcosθ
Ｚ２４：  （３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρsinθ
Ｚ２５：  ７０ρ8−１４０ρ6＋９０ρ4−２０ρ2＋１
Ｚ２６：  ρ5cos５θ
Ｚ２７：  ρ5sin５θ
Ｚ２８：  （６ρ2−５）ρ4cos４θ
Ｚ２９：  （６ρ2−５）ρ4sin４θ
Ｚ３０：  （２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3cos３θ
Ｚ３１：  （２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3sin３θ
Ｚ３２：  （５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2cos２θ
Ｚ３３：  （５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2sin２θ
Ｚ３４：  （１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρcosθ
Ｚ３５：  （１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρsinθ
Ｚ３６：  ２５２ρ10−６３０ρ8＋５６０ρ6−２１０ρ4＋３０ρ2−１
【００３０】
ちなみに、非球面形状（一般には曲面形状）の光学面も同様に、ツェルニケ多項式（ａ）を用いて表わすことができる。前述したように、従来技術では、投影光学系ＰＬのフィールドの全体に亘って残存する複数回回転対称成分を補正するには、鏡筒からレンズを一旦抜き出し、抜き出したレンズを非球面加工した後に鏡筒内の元の位置に戻すか、あるいは所要の非球面形状に加工されたレンズと交換することが必要である。しかしながら、この手法では、鏡筒にすべてのレンズが組み込まれた状態から例えば１枚のレンズだけを抜き出すために鏡筒を分解し、非球面加工後に再度組み立てを行うことになり、過大な調整作業が求められる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、投影光学系ＰＬを構成する複数の光透過部材のうち、瞳位置の近傍に配置された平行平面板Ｐ１（図３では不図示）を保持するレンズ室ＣＨを光軸ＡＸとほぼ直交する方向に沿って鏡筒ＬＢから引き出し可能に構成している。平行平面板Ｐ１は、投影光学系ＰＬの瞳位置またはその近傍に配置された開口絞りＡＳのウェハ側（像側）に隣接して配置された光透過部材であり、後述するように交換用光透過部材を構成している。
【００３２】
また、本実施形態では、交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１以外の複数（好ましくは５つ以上）のレンズが、光軸ＡＸに沿った移動、光軸ＡＸに対する偏心移動、および光軸ＡＸに対する傾斜移動が可能なようにそれぞれ構成されている。換言すると、本実施形態では、レンズを光軸に沿って移動させてレンズ間の間隔を変化させる間隔調整や、レンズを光軸に対して垂直にシフト（移動）させたりチルト（傾斜）させたりする偏芯調整などのレンズ調整が可能である。
【００３３】
以下、図４のフローチャートを参照して、本実施形態にかかる投影光学系ＰＬの調整方法を説明する。図４を参照すると、本実施形態の調整方法では、組み立てた投影光学系ＰＬの波面収差を測定する（Ｓ１１）。ここで、投影光学系ＰＬは、たとえば上述の間隔調整や偏芯調整などのレンズ調整を経て予め収差がある程度補正されているものとする。なお、投影光学系ＰＬの波面収差の測定に際しては、たとえば米国特許第５，８９８，５０１号（特開平１０−３８７５７号および特開平１０−３８７５８号に対応）に開示されたフィゾー型干渉計を用いることができる。
【００３４】
また、特開２０００−９７６１７号に開示されたＰＤＩ（ポイントデフラクション干渉計）や、特開平１０−２８４３６８号および米国特許第４，３０９，６０２号荷開示された位相回復法や、ＷＯ９９／６０３６１号、ＷＯ００／５５８９０号、および特願２０００−２５８０８５号に開示されたＳ／Ｈ（シャック・ハルトマン）法や、米国特許第５，８２８，４５５号及び米国特許第５，９７８，０８５号に開示されたLitel Instruments Inc．社の手法などを用いることもできる。
【００３５】
さらに、特開２０００−１４６７５７号に開示されたハーフトーン位相シフトマスクを用いる手法や、特開平１０−１７０３９９号、 Jena Review 1991/1, pp8-12 "Wavefront analysis of photolithographic lenses" Wolfgang Freitag et al., Applied Optics Vol. 31, No.13, May 1, 1992, pp2284‐2290. "Aberration analysis in aerial images formed by lithographic lenses", Wolfgang Freitag et al.、および特開２００２−２２６０９号に開示されているように、瞳内の一部を通過する光束を用いる手法などを用いることもできる。
【００３６】
なお、上述の説明では、干渉計などを用いて投影光学系ＰＬの波面収差を測定しているが、たとえば光線追跡により投影光学系ＰＬの波面収差を算出することもできる。こうして、本実施形態の収差測定工程Ｓ１１では、組み立てられ且つレンズ調整された後の投影光学系ＰＬの残存収差として、図５に模式的に示すような形状の波面収差が測定される。図５に示す残存波面収差は、アス収差などの複数回回転対称成分を含んでいる。
【００３７】
次いで、本実施形態では、投影光学系ＰＬの瞳位置の近傍に配置された交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１を保持するレンズ室ＣＨを、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとほぼ直交する方向に沿って鏡筒ＬＢから引き出す（Ｓ１２）。すなわち、引き出し工程Ｓ１２では、鏡筒ＬＢを分解することなく、ひいては他の光学部材に影響を実質的に与えることなく、平行平面板Ｐ１を内蔵するレンズ室ＣＨが鏡筒ＬＢから引き出される。ちなみに、レンズ室ＣＨは、投影光学系ＰＬの露光装置への搭載後においても同様に鏡筒ＬＢから引き出し可能である。
【００３８】
次いで、レンズ室ＣＨから交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１を取り出して、投影光学系ＰＬの波面収差を補正するための所要の曲面形状の光学面を有する補正用光透過部材と交換する（Ｓ１３）。具体的に、交換工程Ｓ１３では、補正用光透過部材を得るために、レンズ室ＣＨから取り出した交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１を所要の非球面形状に加工する（Ｓ１３ａ）。
【００３９】
あるいは、交換工程Ｓ１３では、補正用光透過部材を得るために、レンズ室ＣＨから取り出した交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１とは別の光透過部材、たとえば平行平面板Ｐ１とほぼ同じ形状の平行平面板Ｐ１ａ（不図示）を所要の非球面形状に加工する（Ｓ１３ｂ）。いずれにしても、加工工程（Ｓ１３ａまたはＳ１３ｂ）では、補正用光透過部材（レンズ室ＣＨから取り出した平行平面板Ｐ１または平行平面板Ｐ１とは別の平行平面板Ｐ１ａに対応）の光学面を、ツェルニケ関数で表現される複数回回転対称成分を含む曲面形状に加工する。一般には、補正用光透過部材の光学面を、ツェルニケ関数で表現される複数回回転対称成分以外の成分も含む曲面形状に加工してもよい。
【００４０】
具体的に、本実施形態の加工工程（Ｓ１３ａまたはＳ１３ｂ）では、図５に示す残存波面収差、特にアス収差（２θ成分）を含む複数回回転対称成分を補正（調整）するために、補正用光透過部材の光学面が図６に模式的に示すような非球面形状に加工される。図６に示す非球面形状は、ツェルニケ多項式（ａ）の第５項にかかる関数Ｚ５の係数Ｃ５を５ｎｍとし、第５項以外の他の項にかかる関数の係数を０ｎｍとしたときに得られる面形状に対応している。
【００４１】
このとき、補正用光透過部材の光学面と加工前の元の平面（交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１の対応する光学面）との間の変化量のＰ−Ｖ値（peak to valley：最大最小の差）ΔＸは約１０ｎｍになり、Ｐ−Ｖ値ΔＸが約１０ｎｍの光学面の変化により５ｍλｒｍｓ程度の波面収差が補正される。波面収差量の単位ｍλｒｍｓにおいて、ｍλは光の波長λ（λ＝１９３ｎｍ）の１／１０００を、ｒｍｓ（root mean square）は自乗平均平方根（あるいは平方自乗平均）をそれぞれ示している。
【００４２】
次いで、補正用光透過部材を保持するレンズ室ＣＨを、光軸ＡＸとほぼ直交する方向に沿って押し入れて鏡筒ＬＢ内の元の位置に戻す（Ｓ１４）。こうして、補正用光透過部材の非球面形状に加工された光学面の作用により、図７に模式的に示すように投影光学系ＰＬの残存波面収差が良好に補正（調整）される。このとき、平行平面板Ｐ１から補正用光透過部材への変更に起因して低次収差が副次的に発生することがある。この場合、必要に応じて、間隔調整や偏芯調整などのレンズ調整により副次的に発生した低次収差を補正する（Ｓ１５）。
【００４３】
以上のように、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、その瞳位置の近傍に配置された平行平面板Ｐ１を保持するレンズ室ＣＨが、光軸ＡＸとほぼ直交する方向に沿って鏡筒ＬＢから引き出し可能に構成されている。したがって、鏡筒ＬＢを分解することなく、ひいては他の光学部材に影響を実質的に与えることなく、平行平面板Ｐ１を内蔵するレンズ室ＣＨを鏡筒ＬＢから引き出すことができる。そして、レンズ室ＣＨから平行平面板Ｐ１を取り出し、投影光学系ＰＬの波面収差を補正（調整）するための所要の非球面形状（一般には曲面形状）の光学面を有する補正用光透過部材と交換し、補正用光透過部材を保持するレンズ室ＣＨを鏡筒ＬＢ内の元の位置に戻すことができる。
【００４４】
こうして、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、たとえばフィールドの全体に亘って残存する複数回回転対称成分の調整を鏡筒外部からのアクセスにより容易に行うことができる。また、本実施形態の露光装置では、複数回回転対称成分の調整を鏡筒外部からのアクセスにより容易に行うことのできる投影光学系ＰＬを用いているので、レチクルＲの微細なパターンを感光性基板としてのウェハＷ上に高精度に投影露光することができる。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、交換用光透過部材として平行平面板Ｐ１を用いているが、これに限定されることなく、たとえば実質的に屈折力を有するレンズを交換用光透過部材として用いることもできる。しかしながら、補正用光透過部材を鏡筒ＬＢ内の元の位置に戻す際に偏心収差が発生し難いように構成するには、できるだけ小さい屈折力を有する交換用光透過部材を用いることが好ましい。
【００４６】
具体的に、補正用光透過部材を鏡筒内の元の位置に戻す際に発生する偏心収差を小さく抑えるために、交換用光透過部材の焦点距離ｆは次の条件式（１）を満足することが好ましい。
｜１／ｆ｜＜０．００１５ｍｍ-1    （１）
【００４７】
また、上述の実施形態では、交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１が、投影光学系ＰＬの瞳位置またはその近傍に配置された開口絞りＡＳのウェハ側に隣接して配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１を投影光学系ＰＬの瞳位置の近傍に配置することにより、たとえばフィールドの全体に亘って残存する複数回回転対称成分を調整（補正）することができる。
【００４８】
ただし、開口絞りＡＳのウェハ側に隣接して交換用光透過部材（平行平面板Ｐ１）を配置する構成では、開口絞りＡＳから直下の交換用光透過部材上に微細な粉塵などが落下しても、微細な粉塵などが光学面に付着した交換用光透過部材を上述の手法にしたがって新たな交換用光透過部材と適時置換することにより、透過率の低下や露光量ムラの発生などを回避することができる。あるいは、微細な粉塵などが光学面に付着した交換用光透過部材を上述の手法にしたがって鏡筒から適時取り出し、光学面から微細な粉塵などを除去して元の位置に戻すことにより、透過率の低下や露光量ムラの発生などを回避することができる。
【００４９】
また、上述の実施形態では、補正用光透過部材の光学面に付与すべき所要の曲面形状（ひいては加工形状）が、主として投影光学系ＰＬの波面収差に関する情報（波面収差の測定結果）に基づいて決定される。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１の透過波面収差を予め測定し、交換用光透過部材（Ｐ１）の透過波面データと投影光学系ＰＬの波面収差情報とに基づいて最適な加工形状を決定することが好ましい。
【００５０】
ところで、上述の実施形態では、補正用光透過部材の光学面と加工前の元の平面（交換用光透過部材としての平行平面板Ｐ１の対応する光学面）との間の変化量のＰ−Ｖ値ΔＸが約１０ｎｍであり、Ｐ−Ｖ値ΔＸが約１０ｎｍの光学面の変化により５ｍλｒｍｓ程度の波面収差が補正される。一般に、補正用光透過部材が必要最小限の収差補正能力を持つには、光学面の変化量のＰ−Ｖ値ΔＸが次の条件式（２）を満足することが好ましい。
ΔＸ＞１０ｎｍ    （２）
【００５１】
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図８のフローチャートを参照して説明する。
【００５２】
先ず、図８のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
【００５３】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００５４】
また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図９のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図９において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００５５】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００５６】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００５７】
なお、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえば２４８ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源のような他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系に対して本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態にかかる投影光学系のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態の投影光学系の特徴的な要部構成を概略的に示す図である。
【図４】本実施形態にかかる投影光学系の調整方法の工程を示すフローチャートである。
【図５】レンズ調整後の投影光学系に残存する波面収差の形状を模式的に示す図である。
【図６】図５の残存波面収差を補正するための補正用光透過部材の非球面形状の光学面の形状を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態の調整方法により補正された後の投影光学系の波面収差を模式的に示す図である。
【図８】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図９】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
ＬＳ  光源
ＩＬ  照明光学系
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
ＡＳ  開口絞り
Ｌｉ  レンズ成分
Ｐ１  平行平面板（交換用光透過部材）
ＣＨ  引き出し可能なレンズ室
ＬＢ  鏡筒
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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